水污染控制工程课程设计(4)

根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时故障少，只设一个调节池。 3.2.2 设计计算

调节池调节周期T=8.0h

调节池应有容积V?TQH?8?2300/24?8?95.83?766.67m3 调节池有效水深h有效=5.5m

调节池水面面积 A?V/h?766.67/5.5?139.4m2

m，则池总高 h?h1?h?6m 取池超高 h1?0.5调节池规格12m×12m×5.5m，V有效=12×12×5.5= 792 m3

3.3 一次污水泵设计计算

3.3.1 设计说明

一次污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒。 3.3.2 污水泵设置 集水池50m3

污水泵总提升能力按Qmax考虑，即Qmax=182.08m3/h，选三台泵，则每台流量为Qb=Qmax/3=60.69 m3/h，取61 m3/h。

选80WGF污水泵三台，另备用一台，单泵提升能力70.0 m3/h，扬程16.5m，电动机功率5.5kw，占地尺寸1100mm×500mm。

集水池池底较污水厂地平面低4.00m，平面尺寸5.0m×2.5m，安装三台80WGF污水泵于集水井一侧地面上，平均流量时相当于一用二备。 3.3.3 污水泵计算

（1）污水泵流量

Qb=Qmax/3=60.69m3/h 取61 m3/h （2）污水泵扬程

①污水泵吸水管水头损失（不记引水筒水头损失）

管径DN150，v=0.94m/s，i=0.011，L=3.0m 局部阻力系数：吸水管入口 ξ1=1.0 引水筒出口 ξ2=0.20 沿程阻力损失：hL1=iL=0.011×3=0.033m

v20.942局部阻力损失：hM1=??1??2???1.0?0.20??0.054m

2g2?9.81②引水筒出水管水头损失

管径DN125，v=1.36m/s，i=0.026，L=1.0m 局部阻力系数：引水筒出水管闸阀 ξ=0.10 沿程阻力损失：hL2=iL=0.026×1=0.026m

v21.362局部阻力损失：hM2=???0.10??0.009m

2g2?9.81③污水管出水管水头损失

管径N100，Q=60.69m3/h，v=2.1m/s，i=0.081，L=5.0m

D局部阻力系数：异径管DV80mm×100mm ξ1=0.03 止回阀DN100 mm ξ2=7.5 闸阀DN100 mm ξ3=0.2 90°弯头DN100 mm ξ4=0.6 沿程阻力损失：hL3=iL=0.081×5=0.41m 局部阻力损失：

v22.12 hM3=??1??2??3??4???0.03?7.5?0.2?0.6??1.87m

2g2?9.81

④污水泵管路总水头损失：

h1=ΣhL+ΣhM=(0.033+0.026+0.41)+(0.054+0.009+1.87)=2.402m

⑤污水泵的扬程 污水泵提升高度：h2=4m 出水管出水自由水头：h3=2.0m

则污水泵所需扬程H= h1+ h2+ h3=2.402+4+2.0=8.402m

3.4 UASB设计计算

3.4.1 设计说明

UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的G·Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。

UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB反应器的工艺基本出发点如下：

①为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；

②良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；

③通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。

UASB处理有机工业废水具有以下特点：

①污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达20~40gVSS/L； ②有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达8~12kgCOD/(m3·d)； ③反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单； ④系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。

本工程所处理淀粉生产废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反应器作为处理工艺的主题，拟按下列参数设计。

设计流量 2300m3/d，即95.83m3/h； 进水浓度 CODCr=9500mg/L 容积负荷：Nv=6.5kgCOD/(m3·d) 产气率：r=0.4 m3/COD 污泥产率：X=0.15kg/kgCOD 3.4.2 UASB反应器工艺构造设计计算

（1）UASB总容积计算 UASB总容积 V?QSr Nv式中 Q——设计处理流量，m3/d

Sr——去除的有机污染物浓度，kg/m3 Nv——容积负荷，kgCOD/(m3·d) 则 V?230?079?.488%?2717.9m3

选用四个池子，每个池子的体积为 Vi′=V/4=2717.9/4=679.5m3，取680m3 假定UASB体积有效系数90%，则每池的总容积为Vi =680/90%=755.6m3 若选用直径为φ7000mm的反应器4个 则其水力负荷约为

Q95.8395.83=0.6 m3/(m2·h)，基本符合要求。 ??22?D4?A??74?4若反应器总高为H=18.0m 反应器容积为Vi??D24?H???724?18?692.7m3

有效反应容积约为Vi′=692.7×90%=623.4 m3 （2）工艺构造设计

反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离（如图1-1），因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用。

污 泥 床 进水 悬 浮 污 泥 层 三相分离器 出水 沼气 图3-1 UASB工艺示意图

根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求： ① 沉淀四壁倾斜应在45°~60°之间；

② 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2·h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽

底缝隙的流速不大于2.0m/h；

③ 分离器（两个或多个）间的空隙表面积应是反应器截面积的15%~20%； ④ 气体收集高度当反应器为5~7m时，应在1.5~2.0m之间； ⑤ 为使气体释放及便于去除浮渣，应保持足够液气接触面积； ⑥ 在出水前应设挡板；

⑦ 分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区； ⑧ 出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。

三相分离器设计须确定三相分离区数量，大小斜板尺寸、斜角和相互关系。 A.小斜板（反射锥）临界长度计算

反射锥临界长度计算公式（该公式的推导便是依据以上三相分离器的设计要求得出的）为：

AO??1??q/L?N?UP??r? sin?式中 q——通过缝隙的流量，m3/h；

L——回流缝隙长度，m； N——缝隙条数；

UP——气泡的上升速度，m/s； r——上斜板到器壁的距离，m； β——下斜板与器壁的夹角。 且式中UP由斯拖克斯公式计算： UP?Bg??l??g?dg2 18?式中 UP——气泡的上升速度，m/s；

B——气泡碰撞系数； g——重力加速度，m/s2； ρl——液体密度，kg/m3

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